Artikeldatenbank
Autor(en) | Titel | Zeitschrift | Ausgabe | Seite | Rubrik |
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Goldscheider, Michael | Der Erdruhedruckbeiwert K0 von Reibungsböden - Materialgesetz und Bestimmung aus einem Standard-Triaxialversuch | geotechnik | 2/2020 | 84-96 | Aufsätze |
KurzfassungDie übliche Formel nach Jáky und ein jüngerer Ansatz für den Erdruhedruckbeiwert K0 werden erläutert und kritisch bewertet. Im vorliegenden Bericht wird aus einem sehr einfachen Materialgesetz für proportionale Verformungs- und Spannungspfade, das mit hochgenauen Quaderverformungsversuchen an Sand erhalten wurde, eine Gleichung zur Bestimmung des Ruhedruckbeiwerts als Funktion des Reibungswinkels und des Dilatanzverhältnisses bei triaxialer Kompression entwickelt. Die enthaltenen Materialkonstanten lassen sich mit einem gewöhnlichen D-Triaxialversuch bestimmen. Die K0-Werte aus dem vorgestellten Materialgesetz sind deutlich größer als die Werte aus den genannten bestehenden Ansätzen. Die Unterschiede nehmen mit zunehmendem Reibungswinkel und Dilatanzverhältnis zu. x | |||||
Zimbelmann, Jörg; Boley, Conrad | Zur Abschätzung der sicheren Entfernung bei unterirdischen Explosionen | geotechnik | 1/2020 | 2-13 | Aufsätze |
KurzfassungWährend des zweiten Weltkriegs wurden über Deutschland ca. 1.400.000 t Bomben abgeworfen. Sofern die Gefährdungsabschätzung einen Kontaminationsverdacht bestätigt, muss im Zuge des Räumkonzepts der Gefährdungsbereich bzw. die sichere Entfernung abgeschätzt werden. Für zivile Anwendungsbereiche wie die Kampfmittelräumung ist ein Hilfsmittel wünschenswert, anhand dessen der Gefährdungsbereich bzw. die sichere Entfernung. Außerhalb der ein Gebäude unbeschädigt bleibt, schnell und einfach abgeschätzt werden kann. Die Vorgehensweise zur Entwicklung eines solchen Hilfsmittels wird beispielhaft für oberflächennahe, unterirdische Explosionen mit einer Ladungsmasse von 125 kg TNT, einem trockenen Sand als Baugrund, flachgegründete Gebäude ohne Kellergeschoss und Ladungstiefen von 0,5 bis 2 m vorgestellt. x | |||||
Henzinger, Christoph; Schömig, Philipp | Prognose der Festigkeitsentwicklung zementbehandelter Böden mit dem Porosity/Binder-Index | geotechnik | 1/2020 | 14-25 | Aufsätze |
KurzfassungBöden mit schlechten bautechnischen Eigenschaften können durch Maßnahmen zur Bodenbehandlung für den Erdbau nutzbar gemacht werden. Einer solchen Maßnahme vorauszugehen hat der Nachweis über die Eignung des gewählten Verfahrens. Bei der Durchführung der Eignungsprüfung im Sinne des straßenbautechnischen Regelwerks wird i. d. R. nur die zugegebene Bindemittelmenge variiert. Die Auswertung der Daten erlaubt dann unglücklicherweise keine Verallgemeinerungen über die tatsächlich untersuchten Mischungen hinaus. Dabei ist bekannt, dass neben der Bindemittelmenge auch die Trockendichte die Festigkeit von verbesserten Böden maßgeblich beeinflusst. In der vorliegenden Studie wird über die Anwendbarkeit eines Verfahrens zur realitätsnahen Abbildung des Zusammenhangs zwischen Druckfestigkeit, Trockendichte (Porenanteil) und Bindemittelanteil berichtet und die Anwendbarkeit auf die im Erdbau üblichen, nicht ideal homogenen Mischungen geprüft. Die Analyse stützt sich auf die einaxiale Druckfestigkeit von Probekörpern, die aus Mischungen aus jeweils drei feinkörnigen Böden mit Zement hergestellt wurden. Es wird gezeigt, dass das Verfahren grundsätzlich angewendet werden kann und welche Randbedingungen beachtet werden sollten. Abschließend werden Empfehlungen für die Anwendung des Verfahrens bei der Eignungsprüfung vorgestellt. x | |||||
Prambauer, Martina; Burgstaller, Christoph; Eicher, Manuel; Hofmann, Helene | Die Verwendung von bioabbaubaren Polyestern in saisonalen Geotextilien | geotechnik | 1/2020 | 26-30 | Aufsätze |
KurzfassungSaisonale Geotextilien werden in speziellen Anwendungsfällen eingesetzt, bei denen ein Abbau des Materials nach einer gewissen Zeit erwünscht ist. Hierbei handelt es sich meist um Begrünungshilfen und temporären Erosionsschutz. In dieser Arbeit wurden bioabbaubare Polyester verwendet, die als Ersatzmaterialien für konventionelle Kunststoffe in Geotextilien in Betracht gezogen werden können. Es wurden Fasern aus vier verschiedenen Biokunststoffen hergestellt und die mechanischen Eigenschaften mit PP-Fasern verglichen. Die Kurzzeitstabilität wurde über einen Schnellbewitterungstest untersucht, wobei Blendfasern, bestehend aus zwei verschiedenen Biokunststoffen, besonders vielversprechend abschnitten. Im Anschluss wurden die erzeugten Fasern zu Vliesen gepresst, um versuchsweise Geotextilien herzustellen. x | |||||
Boley, Conrad; Forouzandeh, Yashar; Wagner, Simone; Pratter, Paul | Scherverhalten von acrylatischen Injektionskörpern - Sicherheitsrelevante Erkenntnisse zur Auswahl des Bruchkriteriums | geotechnik | 1/2020 | 31-39 | Aufsätze |
KurzfassungPorenrauminjektionen mit Acrylatgel werden zur Festigkeitssteigerung und zur Abdichtung des Baugrunds durchgeführt. Um die Standsicherheit eines Bauwerks nach dem Injektionsvorgang zuverlässig beurteilen zu können, müssen die Injektionskörper auf ihr bodenmechanisches Verhalten untersucht werden. Das Bruchverhalten wird hierbei häufig mit dem Mohr-Coulombschen Bruchkriterium für Boden und Fels abgebildet. Experimentelle Laborversuche an Acrylatgel-Injektionskörpern haben gezeigt, dass der Zuwachs der Scherfestigkeit bei steigender Normalspannung nichtlinear ist und in der Konsequenz mit dem Mohr-Coulombschen Bruchkriterium die Festigkeit des Injektionskörpers überschätzt wird. Auf dieser Erkenntnis aufbauend wurden an einer Baugrube numerische Vergleichsberechnungen durchgeführt. In den Berechnungen wurden u. a. die Bruchkriterien nach Mohr-Coulomb und Hoek-Brown berücksichtigt. Basierend auf den experimentellen und numerischen Untersuchungen wird ein für die Baupraxis relevantes Bruchkriterium für Acrylatgel-Injektionskörper vorgestellt, das es ermöglicht, die Festigkeit bzw. die Standsicherheit eines Bauwerks zutreffend beurteilen zu können. x | |||||
Hammerschmidt, Verena; Pommer, Georg; Kolbitsch, Andreas | Experimentelle Untersuchungen von Mauerwerk aus Ziegelsplittbeton-Hohlblocksteinen der Nachkriegszeit | Mauerwerk | 2/2022 | 49-59 | Aufsätze |
KurzfassungDie Tragfähigkeitsbewertung von Bestandsmauerwerk aus der Nachkriegszeit stellt besonders in Gebieten, wo aufgrund der Vielzahl an zerstörten Gebäuden rasch Wohnraum geschaffen werden musste, ein bedeutendes Thema dar. Aufgrund der fortschreitenden Lebensdauer der Gebäude und der damit verbundenen baulichen Maßnahmen sowie der innerstädtischen Wohnraumverdichtung ist das Mauerwerk hinsichtlich seiner Tragfähigkeit nachzuweisen. Unter anderem wurden im Zeitraum von 1945 bis 1965 speziell im Wohnbau Hohlblocksteine aus Ziegelsplittbeton, sog. Vibrosteine, als tragendes Mauerwerk verbaut. Da herkömmliche zerstörungsfreie und zerstörungsarme Prüfmethoden bei Hohlblocksteinen nur bedingt zur Festigkeitsbestimmung herangezogen werden können, ist die Kenntnis über die charakteristischen Materialeigenschaften von besonderer Relevanz. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden am Bestand Vibrosteine entnommen und experimentell Festigkeits- sowie Verformungseigenschaften an Mauerstein und Mauerwerk bestimmt. Die durchgeführten Untersuchungen sollen Aufschluss über das charakteristische Materialverhalten der Hohlblocksteine aus Ziegelsplittbeton der Nachkriegszeit geben und Grundlagen für zukünftige Tragfähigkeitsbewertungen des Gebäudebestands bieten. x | |||||
Fischer, Daniel; Kotan, Engin; Dehn, Frank | Leistungsfähigkeit und Einsatzmöglichkeiten zementstabilisierter Lehmsteine | Mauerwerk | 2/2022 | 60-69 | Aufsätze |
KurzfassungAn der Schnittstelle zwischen herkömmlichen Lehm- und modernen Massivbaustoffen haben sich in jüngerer Vergangenheit zementstabilisierte Lehmsteine als vielversprechende Alternative für den Mauerwerksbau entwickelt. Sie bergen das Potenzial, die ökologischen und ökonomischen Vorteile des Lehmbaus zu nutzen, ohne die übliche Empfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeit aufzuweisen. Die gültigen Normen und Regelungen erlauben jedoch keine ingenieurmäßige Bemessung eines Mauerwerks aus zementstabilisierten Lehmsteinen. Zur Untersuchung des Potenzials zementstabilisierter Lehmsteine befasst sich der vorliegende Aufsatz daher eingehend mit den verschiedenen Einflussfaktoren der Herstellung, der Weiterverarbeitung zum Mauerwerk und der Witterung. Die Erkenntnisse und Angaben aus der Fachliteratur und der Anwendung in Ostafrika werden hierbei durch Druckfestigkeitsprüfungen an zementstabilisierten Lehmsteinen und Mauerwerksprüfkörpern verifiziert und ergänzt. Dieser ganzheitliche Ansatz ermöglicht eine Bewertung der Druckfestigkeit zementstabilisierter Lehmsteine mit einer anschließenden Bemessung in Anlehnung an das vereinfachte Verfahren nach Anhang A der DIN EN 1996-3. Darauf aufbauend wird ein Ausblick auf künftige Einsatzmöglichkeiten und Anwendungsgrenzen eines Mauerwerks aus zementstabilisierten Lehmsteinen gegeben. x | |||||
Nisse, Juliane; Holm, Andreas | Gebäude-Ökobilanzen im Wandel der Zeit | Mauerwerk | 2/2022 | 70-76 | Aufsätze |
KurzfassungDas Bauen heute ist geprägt von einer Vielzahl von Anforderungen, Nachweisen und Pflichten. Während noch bis vor kurzer Zeit v. a. statische und bauphysikalische Anforderungen an Gebäude formuliert wurden, werden in zunehmendem Maße Anforderungen zur Begrenzung von CO2-Emissionen oder zur Reduzierung der grauen Energie gestellt, welche klimapolitisch eine immer größere Rolle spielen. Mit der Einführung des 1. Leitfadens für Nachhaltiges Bauen im Jahr 2001 war das nachhaltige Bauen eine Königsdisziplin und konnte über entsprechende Nachhaltigkeitszertifikate den Wert einer nachhaltigen Immobilie steigern. Heute wird Nachhaltigkeit von Gebäuden zunehmend als Standard angesehen und in Zukunft über Gesetze und/oder Verordnungen auch als ein solcher eingefordert werden. Wie sich der Stellenwert des nachhaltigen und v. a. des ökologischen Bauens sowie die Qualität der Ökobilanzdaten für Bauprodukte ebenso wie die Bewertungs- und Bilanzierungsmethodik für die Ökobilanzierung im Laufe der Zeit verändert haben, wird in diesem Aufsatz näher erörtert. x | |||||
Helm, Lukas; Sadegh-Azar, Hamid; Schüßler, Jan; Teutsch, Roman | Experimentelle Untersuchungen zum Out-of-Plane-Verhalten von Mauerwerkswänden | Mauerwerk | 1/2022 | 1-10 | Aufsätze |
KurzfassungMauerwerk besitzt sehr gute Eigenschaften zum vertikalen Lastabtrag, dagegen können horizontale Lasten z. B. durch Erdbeben, insbesondere quer zur Ebene (Out of Plane, Plattenschub), nur begrenzt aufgenommen werden. Das Out-of-Plane-Verhalten von unbewehrten Mauerwerkswänden ist von einer Vielzahl an Einflussfaktoren abhängig und aufgrund der starken Nichtlinearität sehr komplex. Trotz der baupraktischen Relevanz hat sich in Literatur und Normung kein einheitliches Modell zur Berechnung der Tragfähigkeit etabliert. In diesem Beitrag werden Rütteltischversuche mit Ziegelmauerwerk zur Untersuchung des Out-of-Plane-Verhaltens von einachsig spannenden unbewehrten Mauerwerkswänden vorgestellt und die wesentlichen Ergebnisse aufgeführt. Weiterhin wird ein analytisches Ingenieurmodell zur Bestimmung der Tragfähigkeit unter Berücksichtigung der maßgebenden Parameter mithilfe der Versuche verifiziert. x | |||||
Butenweg, Christoph; Marinkovi , Marko | Ausfachungen aus Ziegelmauerwerk in Stahlbetonrahmentragwerken unter Erdbebenbeanspruchung | Mauerwerk | 4/2020 | 194-205 | Aufsätze |
KurzfassungStahlbetonrahmentragwerke mit Ausfachungen aus Mauerwerk weisen nach Erdbeben häufig schwere Schäden auf. Gründe hierfür sind die Beanspruchungen der Ausfachungswände durch die aufgezwungenen Rahmenverformungen in Wandebene und die gleichzeitig auftretenden Trägheitskräfte senkrecht zur Wandebene in Kombination mit der konstruktiven Ausführung des Ausfachungsmauerwerks. Die Ausfachung wird in der Regel knirsch gegen die Rahmenstützen gemauert, wobei der Verschluss der oberen Fuge mit Mörtel oder Montageschaum erfolgt. Dadurch kommt es im Erdbebenfall zu lokalen Interaktionen zwischen Ausfachung und Rahmen, die in der Folge zu einem Versagen einzelner Ausfachungswände oder zu einem sukzessiven Versagen des Gesamtgebäudes führen können. Die beobachteten Schäden waren die Motivation dafür, in dem europäischen Forschungsprojekt INSYSME für Stahlbetonrahmentragwerke mit Ausfachungen aus hochwärmedämmenden Ziegelmauerwerk innovative Lösungen zur Verbesserung des seismischen Verhaltens zu entwickeln. Der vorliegende Beitrag stellt die im Rahmen des Projekts von den deutschen Projektpartnern (Universität Kassel, SDA-engineering GmbH) entwickelten Lösungen vor und vergleicht deren seismisches Verhalten mit der traditionellen Ausführung der Ausfachungswände. Grundlage für den Vergleich sind statisch-zyklische Wandversuche und Simulationen auf Wandebene. Aus den Ergebnissen werden Empfehlungen für die erdbebensichere Auslegung von Stahlbetonrahmentragwerken mit Ausfachungen aus Ziegelmauerwerk abgeleitet. x | |||||
Nisse, Juliane; Armbrecht, Katharina | Nachhaltigkeitsaspekte unter der Lupe - Ökobilanzen im Gebäudevergleich | Mauerwerk | 3/2020 | 118-123 | Aufsätze |
KurzfassungDas Thema Ökobilanzen im Gebäudekontext spielt umwelt- und gesellschaftspolitisch eine immer bedeutendere Rolle. Dieser Artikel analysiert den Aspekt Klimaschutz im Rahmen von Nachhaltigkeitsbewertungen von Gebäuden. Im Hinblick auf gebäudebezogene Ökobilanzen wird ein Überblick über fünf gängige, in der Fachwelt anerkannte Ökobilanzstudien (LCEE, RUB, KÖNIG, FIW, STEINBEIS) gegeben. Insbesondere werden die in den Studien getroffenen Annahmen und Rahmenbedingungen sowie die Auswirkungen auf die Ergebnisse analysiert. Dazu werden in Form einer vergleichenden Betrachtung Gemeinsamkeiten sowie wesentliche Unterscheidungsmerkmale der einzelnen Untersuchungen aufgezeigt. x | |||||
Lönhoff, Moritz; Helm, Lukas; Sadegh-Azar, Hamid | Experimentelle und analytische Untersuchung des out-of-plane-Verhaltens von unbewehrten Mauerwerkswänden unter Erdbebenbelastung | Mauerwerk | 3/2020 | 124-136 | Aufsätze |
KurzfassungMauerwerk muss neben dem vertikalen und horizontalen Abtrag von Lasten in der Ebene auch Lasten rechtwinklig zur Ebene (out-of-plane), z. B. infolge Erdbeben, standhalten. Das out-of-plane-Verhalten von unbewehrten Mauerwerkswänden ist von einer Vielzahl an Einflussfaktoren abhängig und aufgrund der starken Nichtlinearität sehr komplex. Aktuelle Bemessungsverfahren in der deutschen Normung sind nicht explizit für das out-of-plane-Verhalten entwickelt und enthalten zum Teil erhebliche Konservativitäten. x | |||||
Karic, Amel; Kolbitsch, Andreas | Gründerzeitliche Mauerwerksbauten unter Erdbebeneinwirkung - Tragverhalten im Widerspruch zur aktuell angewandten Nachbemessung | Mauerwerk | 3/2020 | 137-147 | Aufsätze |
KurzfassungDie Standsicherheit historischer Mauerwerksbauten muss nicht nur bei gewöhnlichen Einwirkungen, sondern auch während Naturkatastrophen gewährleistet sein. Die seismische Bestandsbewertung der gründerzeitlichen Bausubstanz in Wien ist ein zentrales Thema in der qualitativen sowie konstruktiven Tragwerksbeurteilung. Obwohl der Mauerwerksbau seit vielen Jahrhunderten Anwendung findet, stellt die realistische Tragwerksbewertung eine hochkomplexe Herausforderung dar. Die nach aktuellen Regelwerken zur Nachbemessung herangezogenen Berechnungsmethoden vermögen nur unzureichend das reale Tragverhalten sowie die mögliche Aktivierung der globalen Versagensmechanismen wiederzugeben. Dies führt dazu, dass vereinfachte Nachweise rechnerisch oftmals nur schwer gelingen und zur Kompensation fragwürdige Verstärkungsmaßnahmen ergriffen werden, obwohl der Altbestand bereits einige Beben erlebt und überwiegend schadfrei überstanden hat. Der vorliegende Beitrag befasst sich mit den aktuell zur Erdbebennachbemessung verwendeten Ansätzen und verfolgt den Zweck, Problempunkte aufzuzeigen und sie einem leistungsfähigen, an Versuchsreihen gestützten Materialmodell zur räumlichen Tragwerksanalyse des historischen Altbestandes gegenüberzustellen. Es wird gezeigt, dass die herkömmlichen Berechnungsmethoden für den gemauerten Altbestand ohne Berücksichtigung der Interaktions- und Lastumlagerungseffekte sowie der charakteristischen Konstruktionsweise das reale Tragverhalten nur teilweise abbilden. Die Arbeit soll einen Beitrag zur technischen Fachdiskussion zur Erdbebensicherheit des Altbestandes darstellen sowie die Diskussion zur Formulierung realistischer Berechnungsmodelle beleben. x | |||||
Fasching, Stephan; Jäger, Andreas; Gams, Matija | Zyklische Schubversuche an Wänden aus Hochlochziegelmauerwerk | Mauerwerk | 3/2020 | 148-161 | Aufsätze |
KurzfassungZyklische Schubversuche sind eine gängige Methode, um die Tragfähigkeit und das Verformungsverhalten von Wänden bei dynamischen Belastungen in horizontaler Richtung, wie sie zum Beispiel bei Erdbeben auftreten, zu beurteilen. In der vorliegenden Arbeit werden zyklische Schubversuche an 36 Wänden aus verschiedenen Mauerwerksarten beschrieben, die Testergebnisse gezeigt und mit rechnerischen Widerständen laut Eurocode 6 verglichen. Nach einer Auflistung der verwendeten Baustoffe werden für alle untersuchten Wände die verwendeten Materialien und deren Abmessungen angegeben. Darauf folgt eine Beschreibung der verwendeten Versuchsaufbauten an den Instituten UTCB in Bukarest sowie ZAG in Ljubljana. Den Hauptteil bilden die Darstellung der Messwerte hinsichtlich erreichbarer Traglasten und Driftwerte sowie die Ermittlung einer bilinearen Näherung für jeden Versuch. Im Anschluss daran werden die einhüllenden Kurven der Hystereseschleifen aller Versuche gezeigt und miteinander verglichen. Abschließend wird ein Vergleich der gewonnenen Versuchsergebnisse mit rechnerischen Widerständen laut Eurocode 6 gezeigt. Mit diesen Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass Wände aus Mauerwerk große Driftkapazitäten aufweisen und die Bemessung mit den Modellen des Eurocode 6 sehr realitätsnahe Ergebnisse liefert und bei der Bemessung von Mauerwerk aus betonverfüllten Ziegeln mit einer Verbundsteinfestigkeit - vor allem für stärker bewehrte Wände - konservativere Ergebnisse erzielt werden. x | |||||
Feldmann, Markus; Meissner, Mirco; Bartsch, Helen; Münstermann, Sebastian; Fehlemann, Niklas; Könemann, Markus | Stand der Untersuchungen zu Werkstoffanforderungen hochfester Stähle S700 bis S960 - FOSTA-Forschungsverbund HOCHFEST | Stahlbau | 8/2023 | 468-483 | Aufsätze |
KurzfassungHochfeste Baustähle ermöglichen schlanke und materialsparende, damit auch besonders nachhaltige Konstruktionen. In dem zukünftig anzuwendenden Eurocode 3-1-1 der zweiten Generation wird die Bemessung von Stahlbauten mit Stahlsorten bereits bis S700 geregelt sein. Gleichwohl hat das zuständige Normungsgremium CEN/TC250/SC3 ihre Working Group 12 beauftragt, schon jetzt Regeln für die Stahlbaubemessung mit Stahlsorten des Bereichs S700 bis S960 auszuarbeiten. Die in diesem Zusammenhang stehenden Werkstoffanforderungen sind ganz zu Beginn der Arbeiten zu klären. So stellt sich die Frage, ob die Anforderungen, wie sie bisher an Stähle bis S700 formuliert wurden, nicht nur hinsichtlich der Größe der Mindest- oder Grenzwerte weiter Bestand haben können, sondern auch, ob die jeweilige Art der Anforderungen noch angemessen sein würde. In diesem Aufsatz wird über den Stand der Untersuchungen des hierzu im Rahmen des HOCHFEST-Forschungsverbunds eingerichteten Forschungsprojekts berichtet. Er diskutiert die derzeitigen Werkstoffanforderungen hinsichtlich einer Übertragung auf Stähle bis S960, gibt einen Überblick über die Forschungsmethoden und zeigt mögliche Alternativen auf. Das Forschungsprojekt P1509 ist noch nicht abgeschlossen und weitere Ergebnisse sind noch zu erwarten. Tendenzen zeichnen sich jedoch bereits jetzt ab. x | |||||
Gubetini, Drilon; Mensinger, Martin | Experimentelle Untersuchungen an hochfesten Rohren für den Kran- und Gerüstbau | Stahlbau | 8/2023 | 484-494 | Aufsätze |
KurzfassungFür die Herleitung und Verifikation der Bemessungsgrundlagen für kaltgeformte, hochfeste Kran- und Gerüstbaurohre bis zu S960 liegen bisher kaum Versuchsergebnisse vor. In diesem Beitrag stellen die Autoren die Durchführung und Ergebnisse zentrischer Knickversuche an derartigen Rohren vor. Messungen von Eigenspannungen über das Sägeschnittverfahren an unverzinkten und verzinkten Rohren in S960 werden erläutert und diskutiert. Zudem werden die mittels 3D-Scan erfassten geometrischen Imperfektionen der Prüfkörper evaluiert und mit den Ansätzen der Europäischen Knicklinien verglichen. Die Verformungen der Prüfkörper in den Knickversuchen wurden dabei über digitale Bildkorrelation (DIC) erfasst. Die Effekte der Verzinkung und der Knickrichtung auf die Traglast werden hervorgehoben und erläutert. x | |||||
Ungermann, Dieter; Lema ski, Tim; Brune, Bettina; Weiß-Borkowski, Nathalie; Schulz-Beenken, Anne; Gösling, Peter; Ebers, Markus | Optimierte Fachbodenregale durch den Einsatz von höchstfestem Stahl | Stahlbau | 8/2023 | 495-507 | Aufsätze |
KurzfassungWeltweit wird die Lagertechnik durch den boomenden Onlinehandel, begrenzte Flächenkapazitäten und immer größere Bauhöhen von Regallagern geprägt. Die technische Ausführung von Regalanlagen folgt der rasanten Entwicklung in der Logistik jedoch nur schleppend. Auch das Potenzial von modernen höchstfesten Stählen, die sich im Automobil- und Maschinenbau längst durchgesetzt haben, wird in der modernen Lagertechnik nicht ausgeschöpft, obwohl Fachbodenregale für den Einsatz von höchstfesten Stählen prädestiniert sind. Das Ziel des FOSTA-Forschungsvorhabens P1512 (IGF Nr.21465/N) war daher die Erarbeitung der werkstoffspezifischen, fertigungs- und bemessungstechnischen Grundlagen zum Einsatz von höchstfesten Stahlblechen in Fachbodenregalen. Hierzu wurde einerseits die Eignung verschiedener hochfester Stähle für ihren Einsatz bei Fachböden und Stützen geprüft. Andererseits wurde durch experimentelle Untersuchungen das Trag- und Stabilitätsverhalten von Fachbodenregalstützen aus hochfesten Stählen analysiert; numerische Simulationen dienten der Optimierung von Stützengeometrien, sodass deren Querschnitte bei geringstmöglichem Materialeinsatz bestmöglich ausgenutzt werden können. x | |||||
Göddecke, Johannes; Göhrs, Tim; Meschut, Gerson; Große Gehling, Manfred | Auslegungsmethode zum Kleben höchstfester Stahlwerkstoffe im Landmaschinenbau | Stahlbau | 8/2023 | 508-519 | Aufsätze |
KurzfassungIn Konstruktionen des Landmaschinenbaus aus dickeren Blechen (ca. 3-10 mm) findet die Klebtechnik bislang nur wenig Anwendung, obwohl sie in anderen Einsatzgebieten bereits ein etabliertes Fügeverfahren darstellt und viele Vorteile gegenüber anderen Fügeverfahren bietet, da es bisher an Regelwerken bei der Auslegung derartiger Verbindungen fehlt. Ein wesentliches Kriterium bei der Auslegung von Verbindungen im Landmaschinenbau ist die Ermüdungsfestigkeit aufgrund der langen Nutzungsphase der Produkte und der in der Landtechnik vorherrschenden Belastungscharakteristika. Geklebte Verbindungen weisen ein hervorragendes Verhalten bei zyklischer Belastung auf. Die steigenden Anforderungen im Hinblick auf Ressourceneffizienz und Leichtbau führen zu einem Umdenken, da durch den vermehrten Einsatz höherfester Stahlwerkstoffe in Kombination mit der Klebtechnik dieses als umsetzbar erscheint. Ziel ist die Entwicklung einer Methode zur Auslegung geklebter Verbindungen in Konstruktionen mit höherfesten Stahlwerkstoffen in Anlehnung an die FKM-Richtlinie. Die betriebsrelevanten Beanspruchungen der Landtechnik werden analysiert und an speziellen Probekörpern untersucht. Dabei werden sowohl die mechanischen, thermischen und medialen Einflussfaktoren als auch der Einfluss der Klebfugengeometrie und von Betriebslastenkollektiven untersucht. Die Erkenntnisse werden in einer KMU-relevanten Vorgehensweise zur Ermittlung von Abminderungsfaktoren zusammengefasst, wodurch die Auslegung der Bauteilfestigkeit sowohl statisch als auch dynamisch möglich ist. x | |||||
Wendler, Lea; Löschner, Daniel; Engelhardt, Imke; Telljohann, Gerd; Große-Soetebier, Carsten; Sigmund, Tilo; Neher, Michael | Automatisierte Schweißnahtnachbehandlung durch höherfrequentes Hämmern | Stahlbau | 7/2023 | 418-426 | Aufsätze |
KurzfassungDie Wirksamkeit der Schweißnahtnachbehandlung durch höherfrequente Hämmerverfahren (HFH) zur Steigerung der Ermüdungsfestigkeit wurde bereits durch eine Vielzahl von Studien belegt. Durch die robotergesteuerte Anwendung der HFH-Verfahren soll die Schweißnahtnachbehandlung in den Herstellprozess automatisiert geschweißter Bauteile integriert werden können und ein wirtschaftlicher Einsatz der HFH-Behandlung innerhalb der Serienfertigung ermöglicht werden. Zudem kann eine automatisierte Qualitätskontrolle in den Nachbehandlungsprozess eingebunden werden, die eine genauere Vermessung der Nahtgeometrie als konventionelle Messmethoden ermöglicht. Dieser Beitrag befasst sich mit der gerätespezifischen Entwicklung einer robotergesteuerten Anwendung der HFH-Nachbehandlung mit dem HiFIT-Gerät sowie einer automatisierten Qualitätskontrolle. Anschließend wird die Verifizierung der Wirksamkeit der automatisierten HFH-Nachbehandlung anhand von Ermüdungsversuchen und der Vermessung der Eindruckgeometrie dargestellt. x | |||||
Kremberg, Jan; Häßler, Dustin; Stelzner, Ludwig; Hothan, Sascha | Brandversuche an mechanisch belasteten Carbonzuggliedern | Stahlbau | 7/2023 | 428-436 | Aufsätze |
KurzfassungDie Anwendung von Zuggliedern aus Carbon ist durch die außergewöhnlich gute Ermüdungs- sowie hohe Zugfestigkeit des Werkstoffs motiviert. Ferner ergibt sich gegenüber Stahl eine deutliche Reduzierung des Querschnitts. Perspektivisch sollen damit u. a. Stahlzugglieder im Netzwerkbogenbrückenbau ersetzt werden. Das Tragverhalten von Carbonzuggliedern im Brandfall ist jedoch bislang unbekannt. Daher wurden mittels Bauteilbrandversuchen die Versagensmechanismen untersucht sowie anhand gewonnener Versuchsdaten eine exemplarische Einschätzung zur Gleichwertigkeit gegenüber konventionellen Stahlzuggliedern vorgenommen. Der Beitrag beschreibt realmaßstäbliche Brandversuche an mechanisch belasteten Carbonzuggliedern, die im Rahmen des Verbundforschungsvorhabens NeZuCa durchgeführt wurden. Das Versuchsprogramm umfasste vier Carbonzugglieder mit kreisrunden Querschnitten in zwei verschiedenen Durchmessern, 36 mm und 51 mm. In Ermangelung eines präskriptiven Brandszenarios für den im Projekt vorgesehenen Anwendungsfall und aus Gründen der Vergleichbarkeit erfolgte die Brandbeanspruchung nach Einheitstemperaturzeitkurve (ETK). Neben den Längsverformungen der Zugglieder wurden auch die Bauteil- und Brandraumtemperaturen aufgezeichnet. x | |||||
Haspel, Lorenz; Ebentheuer Barceló, Jan; Krenn, Burkhard; Oevermann, Paul; Fettke, Manuela; Schneider, Lukas; Weidner, Philipp; Ruff, Daniel C.; Ummenhofer, Thomas; Birtel, Veit; Castridis, Stefan; Lotze, Dieter; Abrishambaf, Amin; Hückler, Alex; Schlaich, Mike | Carbonzugglieder unter statischer und nicht ruhender Beanspruchung - Erste Ergebnisse aus dem Forschungsverbundvorhaben NeZuCa | Stahlbau | 7/2023 | 437-452 | Aufsätze |
KurzfassungUm eine ausreichende Verfügbarkeit der Brückeninfrastruktur gewährleisten zu können, werden Lösungen benötigt, welche den hohen Verkehrsbeanspruchungen dauerhaft zuverlässig standhalten und gleichzeitig durch Ressourcenschonung einen Beitrag zum Klimaschutz leisten können. Das Prinzip der Netzwerkbogenbrücke erlaubt effiziente und verformungsarme Brückentragwerke mit Spannweiten bis über 300 m unter Einsatz von schlanken, vorwiegend normalkraftbeanspruchten Haupttraggliedern. Der Einsatz des Hochleistungswerkstoffs Carbon (unidirektionale Carbon Fiber Polymer Composite, UD-CFPC) erlaubt eine äußerst leistungsfähige Leichtbaulösung für hoch beanspruchte Zugglieder und eröffnet zudem Einsparpotenziale im Primärtragwerk. Carbonzugglieder sind gegenwärtig nicht bauaufsichtlich geregelt. Als Grundlage für eine Zustimmung im Einzelfall (ZiE) wurden für erste Anwendungen durch den jeweiligen Bauherrn finanzierte projektspezifische Bauteilversuche herangezogen. Durch Bauteilversuche unter statischer und nicht ruhender Beanspruchung sowie ergänzende Untersuchungen sollen im Rahmen des Verbundforschungsvorhabens NeZuCa (Netzwerkbogenbrücken mit Zuggliedern aus Carbon) die Grundlagen für eine standardisierte und vereinfachte Anwendung der Technologie erarbeitet werden. In diesem Beitrag berichtet das Projektkonsortium über erste Ergebnisse. NeZuCa wird als Teil des Technologietransferprogramms Leichtbau (TTP-LB) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert und durch den Projektträger Jülich (PTJ) betreut. x | |||||
Fisch, Rupert; Stecker, Enrico; Kraus, Michael A. | Maschinelles Lernen beim Entwurf und der Bemessung von Stahlrahmenhallen | Stahlbau | 6/2023 | 332-344 | Aufsätze |
KurzfassungDer Einsatz digitaler Hilfsmittel in Planungs- und Bauprozessen steigert die Effizienz, insbesondere für wiederkehrende Aufgaben und Abläufe, wie z. B. die Dimensionierung von Bauteilen oder Bauwerken, welche nach ähnlichen Mustern ablaufen. Dieser Beitrag entwickelt einen Künstliche-Intelligenz-(KI-)basierten Assistenten zum Einsatz im Entwurf und bei der Bemessung von Stahlrahmenhallen als prototypischen Co-Piloten. Dazu wird die notwendige Datenbasis an Stahlrahmenhallen aus Projektarchiven der TRAGRAUM Partnerschaft Beratender Ingenieure mbB zusammengestellt. Diese wird im Rahmen von Datenanalysen nach den maßgebenden Beschreibungsparametern und Mustern untersucht, sodass geeignete KI-Ersatzmodelle zur Vorhersage der Hallenparameter mittels Regressionsanalysen trainiert werden. Ferner wird eine Schnittstelle zum Finite-Elemente-Programm SOFiSTiK implementiert, welches die Prädiktionen der KI bezüglich der Parameter der Stahlrahmenhallen an ein parametrisiertes Eingabefile übergibt und die Berechnung und Bemessung anstößt. Im Zuge der Kalibrierung der KI-Ersatzmodelle werden neben den Approximationsgüten auch evtl. vorzuhaltende Sicherheitsaufschläge diskutiert. Dieser Beitrag zeigt, dass der prototypische Co-Pilot zur Vorbemessung von Stahlrahmenhallen erfolgreich umgesetzt werden konnte und mit der KI neu generierte Hallenrahmen bezüglich der Validierungsbetrachtungen als standsicher eingestuft werden können. Der Ausblick beleuchtet künftige Weiterentwicklungen dieses Ansatzes sowie den Übertrag auf andere Anwendungen. x | |||||
Neck, Manuel; Reichel, Susanne; Thieme, Markus | Werkstoffeigenschaften historischer Stähle der Messehalle 12 in Leipzig bei erhöhten Temperaturen | Stahlbau | 6/2023 | 345-355 | Aufsätze |
KurzfassungIm Rahmen des vorliegenden Beitrags werden werkstoffliche Untersuchungen an historischen Stahlkonstruktionen beschrieben. Im Zuge des Umbaus der Messehalle 12 in Leipzig sollen Teile der ursprünglichen Tragkonstruktion denkmalgerecht ertüchtigt und in das neu entstehende Gebäude integriert werden. Um die Standsicherheit nachweisen zu können, wurden Materialuntersuchungen der Stähle und der Nietverbindungen sowohl unter Umgebungstemperatur als auch bei erhöhten Temperaturen durchgeführt. Aus den Versuchsergebnissen wurden in Analogie zu den Regelungen des Eurocode 3 Rechenwerte für die Nachweisführung abgeleitet. x | |||||
Kloos, geb. Groß, Mirjam; Sadegh-Azar, Hamid | Untersuchung eines Ingenieurmodells zur Abschätzung des seismischen Verhaltens mobiler Großgeräte | Stahlbau | 6/2023 | 356-366 | Aufsätze |
KurzfassungFür mobile Großgeräte in seismisch aktiven Regionen ist die seismische Standsicherheit ein wesentliches und oft maßgebliches Auslegungskriterium. Das seismische Verhalten dieser Großgeräte ist i. d. R. durch komplexe nichtlineare Verhaltensarten (Abheben, Kippen, Schaukeln) geprägt, welche in der Praxis schwer berechnet und bewertet werden können. In dieser Studie wird schrittweise ein stark vereinfachtes Ingenieurmodell für die Praxis vorgestellt bzw. entwickelt, das die wesentlichen Grundzüge des nichtlinearen Verhaltens von mobilen Großgeräten quer zur Schiene unter seismischer Anregung abbilden soll. Die in vorangegangenen Untersuchungen festgestellte typische Schaukelbewegung der Großgeräte bei Erdbeben soll sich im vereinfachten Modell widerspiegeln. Das Ingenieurmodell wird derart ausgebildet, dass es in der Lage ist, mit einfachen Berechnungen qualitative Aussagen über Abheben und Schaukeln bzw. Kippen in Abhängigkeit von wesentlichen Modellparametern und der seismischen Anregung wiederzugeben. Hierfür werden vereinfachte seismische Kippspektren hergeleitet. Die Tauglichkeit und Anwendbarkeit dieser Kippspektren zur Beurteilung von Abhebe- und Schaukeltendenzen für mobile Großgeräte wird am Beispiel von repräsentativen Reihen von Schaufelradgeräten und Absetzern überprüft. Darüber hinaus werden Parameter zur quantitativen Anwendung der Kippspektren für weitere typische mobile Großgeräte bestimmt und die Anwendungsgrenzen ermittelt. x | |||||
Aigner, Francesco; Fink, Josef; Takács, Patrik | Schadensäquivalenzfaktoren für Fahrbahnplatten stählerner Eisenbahnbrücken | Stahlbau | 6/2023 | 367-380 | Aufsätze |
KurzfassungNach EN 1993-2 kann der Ermüdungsnachweis von Eisenbahnbrücken auf der Grundlage der Schnittgrößen infolge des Lastmodells 71 geführt werden. Dazu müssen diese mit einem dynamischen Beiwert &PHgr;2 und einem Schadensäquivalenzfaktor &lgr; multipliziert werden. In der vorliegenden Arbeit werden für drei Standard-Verkehrsmischungen Spannweitenbeiwerte &lgr;1 für vierseitig, an den Längsrändern drehelastisch gelagerte Platten von eingleisigen Brücken im Stützweitenbereich zwischen 10,0 und 27,5 m angegeben. Aus den Spannweitenbeiwerten &lgr;1 können unter Berücksichtigung des Verkehrsvolumens pro Jahr und der Nutzungsdauer die gesuchten Schadensäquivalenzfaktoren &lgr; ermittelt werden. x |